CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHỊU MẶNBreeding for salt tolerance in rice

Introduction Vẫn còn hàng triệu hectares đất vùng Nhiệt đới ẩm ở Nam và Đông Nam Châu á phù hợp cho trồng lúa.Những nơi không trồng trọt được hoặc lúa năng suất thấp do nguyên nhân mặn và những bất lợi khác của đất

Hơn nữa thiếu khoáng và độc tố của muối trong đấtNhững bất thuận này ở những vùng rộng lớn ảnh hưởng qua thời gian và khu vực

Trải qua một thời gian dài tạo ra khả năng thích nghi của một số giống, nhưng phụ thuộc vàomứcbất thuận của môi trường trong quá trình sinh trưởng của cây trồngVì vậychọn tạo giống lúa cho môi trường mặn và các tính trạng chống chịu đa bấtthuận cần được quan tâmMột số mức chống chịu với môi trường bất thuận trong nguồn gen lúa. Mặc dù vậy chúng ta chưa có hiểu biết đầy đủ về cơ chế sinh lý của các tính trạng này về cở hóa sinh, di truyền và kỹ thuật thử nghiệm cần thiết cho quá trình tạo giống  Nhữngthách thức cho phát triển giống lúa chịu mặn, năng suất cao ở Châu á The challenge is to develop high-yielding, salt-tolerant cultivars for the various salt-affected areas of Asia.

Các côngcụ công nghệ sinh học, đặc biệt là chọn lọc dựa trên marker phân tử [MAS] và kỹ nghệ di truyền có nhiều hứa hạn trong chiến lược tạo giống chống chịu mặn.1. What is "salinity"? Nói chung, mặn là một thuật ngữ bao gồm tất cả những vấn đề gây ra do sự có mặt của muối ở trong đất.Phân làm 2 loại là nghiệm trọng Sodic ( hoặc kiềm alkali) và mặn Saline (Một loại thứ ba có thể sử dụng là kiềm – mặn saline-sodic soils). Trong tổng số 444 triệu ha như sau

DT ( tr.ha)

195

249

Saline Sodic

Nguồn: FAO database

Saline soils

1

--> xảy ra ở vùng khô cằn(arid), cửa sông (estuaries)và ven gần biển(coastal fringes). Đất mặn (Saline soils) có cations Na+ chiếm ưu thế và độ dẫn điện (electrical conductivity - EC) lớn hơn 4 dSm-1( đe xi xiemen/m), nhưng anion Cl và sulphate hòa tan chiếm ưu thế. Phần trăm Na trao đổi (Exchangeable Sodium Percentage) ESP < 15) và pH đất này thấp hơn đất sodic .

Saline Soil in Pampanga, Philippines

Đất Sodichoặc đất kiềm (alkaline soil)-->Phân bố rộng ở vùng khô hạn và bán khô hạn. Đất Sodic có nông độ cao của carbonate và bicarbonate tự do vượt Na trao đổi, chúng thiếu hụt nitrogen, phosphorus và zinc. Đất có pH cao(cao hơn 8.5 và đôi khi đến 10.7) , ESP (> 15) và cấu trúc của đất kém. Phần sét và mùn phân rã vì vậy nó trở lên nhão khi ướt và rắn khi khô. Độ dẫn nước kém và cản trở sinh trưởng của rễ. 

Sodic soils or alkaline soils(Saline-sodic soils or saline-alkali, have both high ESP and EC.)

2. What are the options to fight salt related problems?

2

 2. Những lựa chọn để khác phục vấn đề mặn

 Thế giới có hai cách tiếp cận để vuợt qua bất thuanạ của đất mặn1. Cải tạo môi trường đất mặn2. Lựa chọn cây trồng phù hợp hoặc cải tiến di truyền Cách tiếp cận thứ nhất liên quan đến khoa học cải tạo đất và cần nhiều nguồn lực thường với quy mô nhỏ.  

Các tiếp cận thứ 2 tạo giống cây trồng chống chịu có nhiều ưu điểm và yêu cầu nguồn lực không lớn như cách tiếp cận thứ nhất. Các giống cây trồng chịu mặn có thể trồng trong điều kienẹ mặn nhưng cần có quản lý tối ưu.

Có cách tiếp cận thứ 3: có thể dùng thuật ngữ tiếp cận lai(hybrid) tổ hợp cải tiến cả hai môi trường và tiếp cận sinh học, cách tiếp cận này kinh tế và cũng không yêu cầu ngồn lự cao. Ngày nay chương trình cải tạo đất giải quyết cách tiếp cận lai và sinh học để giải quyết vấn đề đất mặn.

3

Salt tolerant rice variety, CSR13, with 25% gypsum requirement and a local variety without gypsum

3. What is needed for the development of salt tolerant cultivars?3. Sự cần thiết phát triển giống chịu mặn3.1 Nguồn biến dị di truyền của nguồn gen hiện có

+ Nguồn biến dị di truyền hiện có chịu mặn trong các loài là rất quan trọng cho chương trình cải tiến cây trồng chịu mặn.

+ Lựa chọn nguồn gen cho chương trình tạo giống là yéu tố quyết định thành công

+ Thu thập nguồn gen để cung cấp nguồn di truyền đa dạng cho nghiên cứu tính trạng chịu mặn

 3.2 Môi trường mục tiêu và đặc điểmTrước khi thiết kế bất kỳ một kiểu cây lý tưởng nào cũng phải xác định rõ loại đất và điều kienẹ khí hậu nông nghiệp của khu vực mục tiêu để phát triển giốngKiểu gen phù hợp với khu vực ven biển có thể hoặc không phù hợp với đất mặn và đất kiềm (sodic) và ngược lại. Vì thế nhận biết môi trường mục tiêu là rất quan trọng để đạt được mục tiêu tạo giống3.3 Tính trạng và nguyên lý chọn lọcNguồn gen nên có các tính trạng khác nhau về các tính trạng để cải tiến hoặc chuyển genCác tính trạng khác giữ quá nhiều trong một nền nông học trở nên rất khó khăn3.4 Kỹ thuật sàng lọc lặp lại Các kỹ thuật đánh giá sang lọc tin cậy và lặp lại là cơ sở thành công của bất kỳ chương trình tạo giống nào, đặc biệt chọn giống chịu bất thuận mặn. Có nhiều kỹ thuật đánh giá sang lọc với các loài cây trồng, giai đoạn sinh trưởng, và kiểu bất thuanạ, nhưng nên chọn kỹ thật đảm bảo nhanh , dễ thực hiện, có thể thực hienẹ và có thể lặp lại.

 

 4. Biểu hiện của cây như thế nào khi bất thuận mặn?

4

Mức độ mặn ảnh hưởng đến cây trồng khác nhau cũng rất khác nhau Đối với lúa, đất mặn có độ ECe ~ 4 dS/m được coi là mặn trung bình và khi lớn hơn 8 dS/m là mặn cao. Tương tự pH 8.8 - 9.2 là không bất thuậnnhưng khi 9.3 – 9.7 là bất thuận vừa và bằng hoặc cao hơn 9.8 là bất thuận nghiệm trọng. (pH1:2 là pH của dung dịch với một phần đất và 2 phần nước từ loại đất đó)  Điều kienẹ cực kỳ mặn giết chết cây, nhưng mặn trong bình đến thấp chỉ ảnh hưởng đến tỷ lệ sinh trưởng, phát triển. Như vậy triệu chứng có thể liên quan làm thay đổi hình thái, sinh lý và hóa sinh của cây. 

4.1 Triệu chứng hình thái:  Các thông số biểu hiện như đẻ nhánh kém, hạt lép cao, số hạt/bông ít, khối lượng1000 hạt thấp, cháy lá đều biểu hiện ở cả hai dạng bất thuận saline và sodic nhưng nó không biểu hiện cùng mứcNhững triệu chứng chính là:

5

Trắng đầu lá sau đó cháy (salinity) Lá vàng và chết (sodicity) Sinh trưởng còi cọc Đẻ nhánh kém Lép Chỉ số thu hoạch thấp Số hạt trên bông ít Khối lượng 1000 hạt thấp Năng suất thấp Thay đổi thời gian trỗ Cuốn lá Vết trắng lá Rễ sinh trưởng kém Ruộng sinh trưởng loang lổ

  

 4.2 Physiological and biochemical symptoms: 4.2 Triệu chứng sinh lý và hóa sinhQuan sát các giống cây trong và các dòng tạo giống về những đặc diểm của chúng để cải tiến các quá trình sinh lý, hóa sinh

Phản ứng với chịu mặn, một số lớn nhưng thay đổi sinh lý và hoa sinh đem vào thử nghiệm trong môi trường bất thuận, nhưng chỉ một số ít nhưng thay đổi sinh lý sinh hóa này có ý nghĩa và có đóng gó plớn vào cơ chế chịu mặn của giống. Nhưng thay đôi điều khiển cân bằng dung dịch , nước và phân bố chúng trong toàn bộ cây và các mô trong cây. Trên cơ sở nghiên cứu ở hầu hết các cây trồng và các giống cho thấy biểu hienẹ sinh lý và hóa sinh dứoi điều kiện mặn cao hơn như sau: 

Vận chuyển Na+ cao đến đỉnh sinh trưởng Ưu thế tích lũy Na ở các lá già hơn Hút Cl- cao Hút K+ thấp Khối lượng tưoi và khối lượng khô của đỉnh và rễ thấp Hút P và Zn thấp Thay đổi trong thành phấn esterase isozyme Tăng dung dịch hữu cơ không độc tương ứng Tăng mức Polyamine levels Tăng mức của các loài hóa khí Reactive Oxygen Species (ROS) Đóng nhanh khí khổng khi có biểu hiện bất thuanạ mặn (Quick response for the

partial closure of stomata on salt-stress signaling)  5. What are the different kinds of tolerance mechanisms to salt stress in plants? (Glycophytes)5.Các hình thức của cơ chế chịu mặn ở thực vật

1. Tránh mặn2. Các cơ chế để vượt qua nguy hại của mặn

a. Sức sống cây mạb. Hạn chế mặn vào vùng rễ thời gan đầuc. Tạo ngăn của tế bàod. Mức vận chuyển muôi của cây và ngăn cản vận chuyển muối của cây

5.1 Tránh mặnHầu hết cây trồng mãn cảm với mặn ở giai đoạn cây con và giai đonạ ra hoaLúa có giai đoạngieo mạ do vậy có thể tránh được giai đoạn mẫn cảm thời kỳ cây conTuối mạ cấy cngx có thể tránh được ở giai đonạ trỗ

6

Tuy nhiên ở vùng ven biển mặn có thể tăng ở gần cuối giai đoạn sinh trưởng. Cây chin nhanh để hoàn thành chu kỳ sống của nó, kiểu tránh này khá hơn là chịu nhưng ảnh hưởng đến sản lượngNhững biểu hiện của tránh hạn nên phân biệt rõ với chịu mặn5.2a Sức sống cây con Các giống lúa khác nhau cơ bản trong tỷ lệ sinh trưởng cả chúng vớihầu hết các dòng có sức sống tốt là các giống địa phương. Gen thấp cây liên quan với hầu hết các giống cải tiến và các dòng đang trong quá trình chọn tạo giống nhằm nâng cao hệ số thu hoạch và giảm đổ ngã.Các giống chịu mặn tự nhiên thường thuộc các giống địa phưonưg cao cây. Sức sốngcao của các giống bản địa co thể làm chúng không bị giảm sinh trưởng. các giống bản địa chịu mặn cao cây có hệ thốngvận chuyển Na+ qua rễ của chúngnhư các giống thấp cây mẫn cảm nhưng nông độ Na+ ở đỉnh sinh trưởng thấp hơn. Sự khác nhau về sức sống trong các giống lúa có biến động lớn về khả năng sống sót dưới điều kiện mặn caoMặc dù sức sống sinh trưởng là chọn lọc trái ngước với giống cải tiến vì tiềm năng năng năng suất thập liên kết với cao cây, chống đổ kém. Sức sống giai đonạ đầu cây con là điều mong muốn do sự mẫn cảm mạnh ở giai đoạn này với điều kiện mặn5.2.b Muối đi vào cây bắt đầu từ rễRễ cây trồng trong điều kienẹ mặn khi Na+ và Cl- cùng với cations khác có mặt trong đất ở rất nhiều mức nông độ khác nhau (1 to 150 mM –glycophytes; cao hơn là halophytes). Hấp thu các Ion phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng của cây, kiểu gen, nhiệt độ, độ ẩm liên kết, cường độ ánh ánh sáng

Lượng muối dư thừa ở vùng rễ làm chậm sinh trưởng của cây, giảm năng suất và ngay cả nguyên nhân chết cây. Độc Ion lẫn trong nước từ trong đất chuyển theo hệ thống mạch dẫn của rễ theo các đường khác nhau như symplastic và apoplastic

Chuyển theo đường symplastic pathway, nước từ rễ qua màng plasma của biểu bì và sau đó chuyển vào trong tế bào thống qua plasmodesmeta đến khi chứa trong xylem.Đường chuyển apoplastic nước chuyển qua khoảng không của vỏ tế bào để đưa muối vào trong xylem. Tiềm năng áp suất thẩm thấu khác nhau do nguồn năng lượng của mỗi đường của symplastic, trong khi đường apoplastic không cần năng lượngNhư vậy trên cơ sởtiềm năng thẩm thấu có thể kiểm tra độc tố các ion như Na+ vào trong tế bào qua năng lượng của đường vận chuyển. Na+ và K+ qua các chất vmang trung gian khác nhau như nghiên cứu của Garciadebleas et al. (2003). Chúng tôi sử dụng Ba2+ ức chế hút Na+ nhưng không ức chế hút K+ ở rễ lúa để nghiên cứu đường vận chuyển khác nhau. Biến dị di truyền đóng góp quan trọng đối với tỷ lệ hút Sodium của rễ lúa biểu hienẹ ở mức có ý nghĩa tiềm năng có thể cải tiến di truyền. 5.2.c Intra-cellular Compartmentation: 5.2.c Tạo ngăn trong tế bàoA number of mechanisms are reported to affect the salt tolerance in plants based on cell level tolerance. Một cơ chế ảnh hưởng đến chịu mặn cả cây là chống chịu ở mức tế bào:

7

a) Phương thức cân bang nội tại ion (Ion Homeostasis Pathway)

Cân bằng Ion trong tế bào thực hienẹ bởi một bơm ion như antiporters ( sự trao đổi xảy ra như protein trong màng tế bào), symporters ( một protein màng trong tế bào) và mang các protein lên các màng (màng plasma hoặc màng tonoplast).

Phương thức điều tiết tổn thương do muối quá mức Salt Overly Sensitive (SOS) là một ví dụ tốt của cân bằng ion. Phương thức này họat hóa sau khi nhận bất thuận muối để thay thế hoạt động của protein và phiên mã gen bằng các các hợp chất trung gianMột ví dụ có 3 đột biến mẫn cảm với muôi quá cao (sos) rất nhạy cảm với muối NaCl. Đột biến SOS1, SOS2 và SOS3 là protein khung calcium tác động qua lại trực tiếp và hoạt hóa SOS2, serine / threonine protein kinase (Liu and Zhu, 1998) SOS3 đưa SOS2 lên màng plasma , nơi phức hợp SOS3-SOS2protein kinase phốt pho ryl hóa SOS1 kích thích hoạt động của antiporter Na+/H+ của cây Arabidopsis thaliana (AtNHX1) (Qui et al., 2002; Quintero et al. 2002; Guo et al., 2004).

Na+ vào trong tế bào lá được bơm bvào trong không bào trước khi nó trước khi nó đến mức độc cho hoạt động của hệ thống enzyme. Hoạt động bơm này được điều khiển bởi không bào của các antiporter Na+/H+ (Blumwald et al., 2000). Ngoài ra muối kích thực hoạt động của antiporter Na+/H+ nhưng tăng chống chịu mặn hơn ở các loàimẫn cảm (Staal et al., 1991). Cơ chế này đã nhấn mạnh bằng các thí nghiệm đảm bảo nơi biểu hiện qua vận chuyển của không bào (NHX1) đã tanưg chống chịu mặn của cây Arabidopsis (Apse et al., 1991), cà chua (Zhang and Blumwald, 2001), cải dầu (Zhang et al., 2001) và lúa (Fukuda et al., 2004). Sự tăng hút Na+ với không bào ngắn có thể hỗ trợ tăng dự trữ Na+ và cuối cùng tạo ra chống chịu tốt hơn bằng giảm Na+ trong cytosol (lưới nội chất).  b) Tổng hợp các chất hòa tan (Synthesis of Osmoprotectants):Hầu hết cây trồng, vi khuẩn.. tích lũy các chất hoa tan hữu cơ như đường, rượu và hợp chất a môn để phản ứng lại với bất thuận về áp xuất thẩm thấu chúng được gọi chung là chất hòa tan (osmoprotectants) và còn có thuật ngưc khác là compatible solutes vì ngay cả ở nồng độ cao chúng không gây ảnh hưởng đến hoạt động của các enzime (Johnson et al., 1968).

Có vùng trong tế bào chất và ions vô cơ như Na+ và Cl- nằm trong không không bào dẫn đến khả năng duy trì sửc tương của bào dưới điều kiện bất thuận (Flowers et al., 1977; Bohnert et al., 1995). Cây trồng có cơ chế duy trì áp suất thẩm thấu để chịuđựng nông độ mốicao hơn đến khi số lượng Na+ nó tạo ra các ngăn trong tế bào để chịu đưng tốt hơn. Bởi vậy lượng các chất duy trì áp suất thẩm thấu cao là mong muốn để đảm bảo điều khiển nhiều chiều hoạt động của antiporter Na+/H+ không bào

Trehlose (α-Ｄ-glucopyranosyl α-Ｄ-glucopyranoside(α,α-Trehalose) là môt chất không đường có khả năng bảo tồn nước để bảo vệ phân tử sinh học không bị khô do mất nước. Ngày nay được các nghiên cứu quan tâm và sử dụng trehlose trong trao đổi chất để cải thiện ảnh hưởng của bất thuận phi sinh học. Garg et al. (2002) có những chứng minh biểu hiện khả năng chống chịu nhiều bất thuận phi sinh học của trehlose tổng hợp.

8

Tăng hàm lượng trehlose trong các dòng lúa chuyển gen như Pusa basmati 1 đang sử dụng mô đặc thù hoặc chất hoạt hóa phụ thuộc bất thuận. Kết quả khả năng quang hợp cao hơn và đồng thời giảm gây hại của sự oxy hpóa dưới năng lưonựg bức xạ( photo-oxidative) trong thời gian gặp bất thuận khô mặn và nhiệt độ thấp.

c) Signal Pathway – Transcription factorsc) Mạng lưới phức hợp của các protein – nhân tố sao mãCơ chế hạt động khác phản ứng với bất thuận được biết như nhân tố sao mã, thực sự nhân tố sao mã gắn với một chuỗi đặc thù của vùng promoter của các gen mục tiêu cần thiết cho tập chung hoạt hóa hoặc chuỗi trong phản ứng với bất thuận ( hạn , mặn và nhiệt độ thấp)Another mechanism act in response to stress is known as transcription factor. Indeed transcription factor bind to specific sequence of the promoter regions of target genes which needs to be activated collectively or sequentially in response of stress (drought, salinity or temperature). Những vùng promtor này bao gồm các nhân tố phản khử nước (dehydration-responsive elements (DRE’s), nguyên tố phản ứng ABA responsive elements (ABRE’s) liên quan đếnphản ứng của cây với các ảnh hưởng đến áp xuất thẩm thấu. Yếu tố mã hóa DREB1A đặc biệt tương tác với DRE và gây ra biểu hienẹ của các gen chống chịu bất thuậnSự hợp thànhbiểu hiên của các nguồn gen mã hóa các protein nayf có thể tạo ra tổ hợp biểu hiện của nhiều gen và kết quả tăng khả năng chống chịu của cây, nhưng nó lại liên kết với đặc điểm giảm sinh trưởng của cây ngay cả ở điều kiện không bất thuận. DREB1A hoạt hóa ít nhất 12 genes ở cây Arabidopsis (Seiki et al., 2001) nhưng là nguyên nhân làm thấp cây,tiếp theo kích hoạt gen rd29A là gen trong cây bình thường biểu hienẹ tăng khả năng chống chịu bất thuận (Shinozaki and Yamaguchi-Shinozaki, 2000).  d) Hoạt hóa cảcpotein chống chịu bất thuận (Stress Activated protein pathway)Cây trồg tạo ra rất nhiều loại protein phản ứng với nhiều dạng bất thuận như nóng , lạnh, mặn, hạn…Một trong những loại protein chủ yếu là LEA (LEA (late embryogenesis abundant) và dehydrins etc. (Baker et al., 1988; Bray 1997 and Dure, 1992). Những protein nay đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ cây lúa trong điều kiện bất thuận mặn/khô (Moons et al., 1995). e) Sự tăng của hệ thống chống oxy hóa (anti-oxidant system) trong quá trình bất thuậnBất thuận mặn tạo ra nồng độ các chất phản ứng oxy hoa vcao hơn( Reactive Oxygen Species (ROS)/các chất trung gan như superoxide, H2O2 và hydroxy-radicals do quá trình điện chuyển trong lục lạp (chloroplast), mitochondria và khí khổng ( photorespiration). Dưới điều kiên sinh trưởng bnhf thường hoạtđọng trong tế bào của ROS thấp hơn 240µMS-1 ( micro ximen) peoxits và mức ổn định của H2O2 trong lục lạp (chloroplast) là 0.5µM (Mittler, 2002; Polle 2001). Mặc dù vậy dưới điều kiện mặn, mức sản xuất của ROS đạt đến rất cao 720µMS-1 (3 nếp gấp) và mức H2O2 cao đến 15µM (30 fold). Các nghiên cứu cho thấy nồng độ H2O2 ở mức 10µM giảm tỷlệ quang hợp thuần 50%. Độc peoxy và H2O2 đã tạo ra các chuỗi phản ứng của các hợph chất có OH- và các phản ứng khácnhư lipid peroxidases. Các phản ứng hydroxyl radicals có thể làm biến tính các đại phân tử protein, đột biến và oxy hóa khử lipid.5.2.d Plant level transport of salt and its compartmentation5.2d mức vận chuyển muối của cây và sự hình thành ngăn tế bàoHình thành ngăn tế bào là cơ chế quan trong của chịu mặn Ngăn tế bào ở lá già, bẹ lá và thân

9

Cây có cơ chế rất thống minh đó là vận chuyển các ion độc tố đến lá già hơn và bẹ lá già, như vậy lá và bẹ lá già bị độc và chết nhưng các lá non và mô non vẫn chưa bị gây độc và có thể tiếp tục phát triểnKhả năng hình thành cư chế này ở các giống lúa ảnh hưởng đến khả năng sống sot khi gặp bất thuận mặnĐể duy trì khả năng sống sót cơchế này phải duy trì các lánonmới ngang bằng với các lá bị chết. Các giống lúa khác nhau khả năng duy trì các lá non này cũng khác nhau ở điều kiện độ mặn thấpChọn lọc các cây xuất hienẹ chồi hoặc toàn tộ chồi đỉnh có thể là phản ảnh kiểu gen chống chịu mặn nếu cây và loài đó cơ chế hìnhthành các ngăn chứa độc tố là cơ chế chủ yếu b) Chọn lọc tăng hút trong các cơ quan sinh sản và lá đòngMục đích cuối cùng của bất ký cây trông nào là hàn thành chu kỳ sống ra hoa, kết quả và chin, hầu hết các cây trồng rất mẫn cảm với điều kiện mặn đặc biệt giai đoạn sinh trưởng sinh thựcUltimate aim of any crop plant is to undergo life cycle which completes with reproductive stage and maturity. Most of the crop plants are very sensitive to salt stresses specifically during reproductive stage, hence plant try to avoid transport the toxic ions to the flowering tissues. However there is difference in capacity to check the Na+ to the reproductive tissues among the varieties. Salt tolerant cultivars maintain substantially lower salt concentration in the panicle and with concentration being lowest in grains compared to husks and rachis. Flag leaf health is also critical for higher yield under salt stress. Tolerant lines tend to maintain lower concentration of salt in the flag leaf. Selection for healthier flag leaf at flowering could be used to screen for salinity tolerance at reproductive stage.Vì vậy cần cố găng tránh bất thuận ở giai đoạn này, nhưng có sự khác nhau về khả năng kiếm soát Na+ trong các mô sinh sản giữa các giống. Các giống có khả năng chịu mặn duy trì nồng độ muối thấphơn ở bông và có nồng độ thấp nhất ở hạt so với vỏ trấu và trục bông. Sức khỏe láđồng cũngkhủng khảng cao hơn trong điều kiện mặn, các giốg chống chịu có khả anưg duy trì nông độ muối thấp hơn ở lá đòng. Chọn lọc các cá thể có lá đồng khỏe hơn ở thờiđiêmtroox cũng là một sang lọc có hiệu quả trong chọn giống chịu mặn

Các cơ chế chịu mặn ưu thế ở cây lúa

 6. Các tiêu chí đánh giá chọn lọcBiểu hiện khả năng sinh sản khác nhau ở cây trồng thông qua hình thái, sinh lý hoặc các thông số hóa sinh, nhưng phản ứng với sự thay đổi của bất thuận mặn là tiêu chí

10

tín cậy cho đánh giá chọn lọc (screening). Độ tin cậy của đánh giá tập đoàn là phần không thể thiếu cho thành công của bất kỳ chương trình chọn giống nào. Những vấn đề liên quan đến mặn ít khi xảy ra cô lập mà là một tổ hợp của rất nhiều vấn đề. Tổ hợp của chống chịu mặn, sự không đồng nhất của đất và rất nhiều tương tác là những trở ngại chính cho lặp lại kết quả. Một số thông só sau đây được đánh giá trong quá trình thanh lọc:6.1 Những thông số hình thái (Morphological Parameters)Không có một chỉ thị hình thái đơn lẻ nào có thể kết luanạ khả năng chịu mặn hay mẫn cảm của cây, nhưng tổ hợp một số tiêu chí có thể là cơ sở tốt cho chọn lọc, cho nên sử dụng một số tiêu chí để nâng cao hiệu quả thanh lọc

6.1 Morphological ParametersThough there is no single definite morphological marker available for salt tolerance or sensitivity in any crop, but a combination of criteria give a good indication toward the (a) Nghiên cưu snảy mầm (Germination studies): Phần trăm nảy mầm, chiều dàibao mầm, rễ mầm dưới các mức độ mặn khác nhau cho các cây trògkhác nhau là một chỉ thị tốt cho đánh giá chịu mặn giai đonạ đầu. Nông độ muối cao hơn trì hoãn hoặc giảm khả năng nảy mầm (b) Số cây sống sót (Survival of the plant): Là yếu tố hạn chế chu yếu để nghiên cứu cây mạ, nhưng nghiên cứu ở cây mạ già cúng có thể sử dụng xem xét, dưới bất thuanạ trong bình cây sống sót là bình thuờng nhưng dưới bất thuanạ cao hơn cũng là một tiêu chí chọn lọc rất tốt (c) Điểm tổn thương (Injury score): Mỗi cây hoặc một nhóm kiểu gen được cho điểm thường là điểm 1 đến 5 hoặc điểm 1đến 9, điểm thấp 1 là chịu và cao hơn là kiểu gen mẫn cảm hơn ( xem chi tiết trong Standard Evaluation System for salinity, sodicity của Singh et al. (2002) kỹ thuật cho điểm chịu kiềm(sodicity) thang 1-9. (d) Biểu hienẹ hình thái (Phenotypic expression): Biểuhiện cháy đầu lá đặc biệt ở nhưng lá nn hơn, hạt lép, sinh trưởng còi cọc là toàn bộ hình thái được xem xét là biểu hiện kiểu hình của kiểu gen dưới điều kiện môi trường bấtthuận. (e) Năng suất hạt (Grain Yield): Là tiêu chí đơn giản và tin cậy của bất kỳ chọn lọc nào, giảm năng suất hạt 50% của kiểu gen dưới điều kiện bất thuận mặn so với điều kiện bình thường đều là kiểu gen mẫn cảm (f) Sự ổn định của tính trạng qua các môi trường ( Stability of traits over environmentsKiểu gen có trung bìnhvcao gần với giá trị hồi quy (bi) regression value (bi) và sự đồng nhất hồi quy (uniformity of regression (Sdi2) dưới các điều kiện đa môi trường bất thuận là sự ổn định và khả năng thích nghi của kiểu gen cho sản xuất bền vững trong điều kiện bất thuận đất. Chọn lọc trung bình năng suất cao là tiêu chí chọn lọc cơ bản với tất cả các giống, chọn lọc trên cơ sở giá trị hồi quy và phưonưg sai hồi quy là chọn lọc cho khả năng thích nghi rộng (Singh and Mishra, 1997). (g) Cỉ số chống chịu trung bình (Mean tolerance index (MTI): Là kết quả của Stress Resistance Index (SRI) và chỉ số phản ứng Response Index (RI) của kiểu gen. SRI là biểu hienẹ của một kiểu gen cho trung bình tính trạng qua tất cả các môi trường kết hợp tương ứng với biểu hiện trongmôi trường không bất thuận. RI trung bình của kiểu gen cho tính trạng dưới tất cả môi trường bất thuận chia cho trung bình biểu hiện cat tất cả các kiểu gen qua tất cả các nơi bất thuanạ (Rana, 1986). Bên cạnh năng suất cũng có thể sử dụng cho nảy mầm,đánh giá cây con, số hạt trên bông, số bông trên khoam và số khóm/m2 và nhiều tính trạng khác khi đánhgiá thanh lọc kiểu gen

11

   6.2  Các thông số sinh lý (Physiological Parameters )Ở nông độ muối cao giết chết cây nhưng bất thuanạ mặn trung bình biểu hienẹ sinh trưởng của cây khác nhau giữa các giống, chống chịu bất thuanạ mặn là một tổ hợp của rất nhiều hienẹ tượng, đôi khi tổ hợp của nhiều cơ chế và hhình thức, kiểu gen chống chịu của kiểu gen mong miuốn có thể có 1 hoặc nhiều khả năng thích nghi. (a) Hút Na và K Uptake :  Nhìn chung chốg chịu của một giốg liên quan đến khả năng của nó hạn chế hút độc tố ion như Na+ là liên quan đến khả năng hút cân bằng ion khác như K+. Nó là khả năng thchs nghi để sống sót của câyNhư vậy các hoạt động trao đổi chất là không bị gây hạn. Có sự khác nhau lớn về khả năng hút ion Na+ và K+ giữa các loài và kiểu gen khác nhau trong một loài đây là thông số tốt nhất cho nghiên cứu chịu mặn ở cây trồng. các giống chống chịu duy trì nông độ Na thấp hơn duy trì nông độ K+ dưới điều kienẹ mặn cao. Mặt khác các giốnglúa mẫn cảmkhông có khả năng ngăn tích lũy Na+ cũng như loại thải K+. Giốg chống chịu có khối lượng khô và khối lượng tươi cao hơn ở tất cả các giai đoạn sinh trưởng. Kiểu gen chống chịu như CSR1 biểu hienẹ có khả năng điều chỉnh phân bố và tích lũy Na.. các cơ quan sống non hơn, hoạt động quang hợp của lá cũng như các cơ quan sinh sản như bông là không có Na, và có khả năng cung cấp K đảm bảo, ngay cả trong nông độ mặn cao. (b) Tỷlệ Na/K:  Mực dù hút hai nguyên tố Na và K độc lập hưng tỷ lệ Na/K thấp là một tính trạng mong muốn để nó duy trì cân bằng ion. Na vận chuyển đến đỉnh sinh trưởng thường thông qua apoplastic trong khi K chuyển qua đường symplastic qua màng membrane / plasmalemma (active transport). Các lá non có Na thâp hơn K so với các lá già và như vậy tỷ lệ Na/ka ở lá già cao hơn.

Vì vậy tỷlệ Na / K tăng theo nông độ muối và tuổi lá. Một giống chống chịu là nó có khăng giữ cho các lá của nó khôhg tích lũyion độc và đảm bảo cung cấp K. Yếu tố này cóthể phụ thuộc vào số lá nhiều và dienẹ tích lá lớn đóng gióp để nó cókhả năng chịu mặn

(c) Chống chịu của mô(Tissue tolerance): Chống chịu của mô xác định bằng LC50 tương tự như LD50. LC50 là nồng độ Na (mmolg-1 ethanol-insoluble dry wt) ở mô lá có 50% mất diệp lục (Yeo and Flowers, 1983).Nó là một chỉthị trao đổi chất bị gây hại với mô cây do muối. Giá trị LC50 khác nhau đối với các kiểugenkhác nhau và không phải tất cả các giống có chống chịu mô cao là chống chịu mặn cao 7.1  Đánh giá trên đồng ruộng (In-situ Field Evaluation): Đánh giá trên đồng ruộng là phương pháp tốt nhất để nhận biết kiểu gen phùhợp, bởivi chịu mặn liên quan dedén rất nhiều hnhf thái, nhưng đôi khi trên đồng ruộng đưa ra kết quả sai do nhiều nguyên nhân. Do vậy đánh giá trên đồng ruộng phảithiết kế thí nghiệm đảm bảo cho chiều hướngmặn và khối giảm thiểu tối đa sai số

12

Chiều dài hàng 10 – 30 m, với khoảng cách trồng phụ thuộc vào vật liệu nhưng tối thiểu ảnh hưởng của không gian đến sai số thí nghiệmBố trí để đảmbảo tối đa kiểu gen gặp môi tường hmặn mục tiêu, thuờng kiết ké thí nghiệm khối ngẫu nhiên không hoàn chính hoặc tăng tiến (incomplete block design or augmented design), lặp lại quan thời gian đối với thí nghiệm đánh giá tập đoàn chịu mặn và ch=ó đối chứng chuẩn nhiễm và chuẩn chốg chịu.µ 7.2 Đánh giá thanh lọc trong các ô nhỏ (Screening in Microplots): Sự khống đồng nhất của đất và sai số thí nghiệm dẫn đên mức độ tin cậy của thí nghiệm đánh giá phản ứng của kiểu gen với bất thuận mặnPhát triển môi trường trong các ô nhỏ có thể điều khiển nhiều mức khác nhau của mức độ mặn. Thiết các ô ô xây có thể tạo ra và duy trì các mức bất thuận thuận khác nhau của sodicity và salinity và so sánh các kiểu gen mong muốn.

Microplots with controlled sodicity (left) and salinity (under a rainshelter)(right)7.3 Đánh giá thanh lọc trong chậu vại (Screening in Pots): Để nghiên cứu chính xác hơn với từng cây có thể sử dụng các chậu vại có đường kính 20 – 30 cm, có khả năng chứa được 8 hoặc 16 kg đất, có các nút ở đáy để thoát nước. Các châu vại có thể điều chính theo mục tiêu nghiên cứu 7.4 Đánh giá thanh lọc bằng trồng trong dung dịch (Screening in Solution Culture) : Phương pháp đánh giá cây con là cây sinh trưởng ở các giai đoạn sau

13

Automatic Circulatory Solution Culture System 

Seedling and adult plant screening protocolFor details, please refer the screening manual by Glenn et al. (1997). See below. (i) Thiết kế thí nghiệm (Setup of the experiment): Trồng trong dung dịch yêu cầu phải có phao cây bằng xốp, phao có thể nhiều kích thướckhác nhau. Một phao vuống kích thước 32 x 1,25cm có 100 hốc trồng ( 10 x 10) với lưới nylon ở đáy. Phao cấy đặt trong một bể 10 – 12 lít dung dịch trồng. Dung dịch cấy Yoshida sử dụng như dung dịch dinh dưỡng trung tính. Xấp xỉ 3 – 6 g/l NaCl để nâng độ mặn lên 6 và 12 dSm-1 Duy trì dinh dưỡng trong dung dịch, cần điều chỉnh pH phù hợp vì pH cóthể làm thay đổi cân bằng dinh dưỡng

Seedling float for salinity screening at the seedling stage. (ii)  Handling of seedlings and salinizationCác hạt được kiểm tra phải xử lý nhiệt độ nóng 4 – 5 ngày trong trong lò đối lưu tại 48oC để phá ngủ vì nhưng giống có ngủ nghỉ ảnh hưởng đến kết quả đánh giá nảy mầm. Sức sống cây con có tiến bộ lớn tại điểm khi mặn hóa xảy ra ở giai đoạn đầu của cây mạ. Sauk hi phá ngủ hạt được tẩy trùng bề mặt, đặt hạt đã khủe trùng vào đĩa

14

Petri với giấy thấm ẩm và đặt trong tủ thúcmầm nhiệt độ 30oC trong 48 giờ. Gieo hạt đã ủ vào hốc của pháo gieo 2 hạt/hốc. Rễ cây con có thể xuyên qua lưới nylon. Trong quá trình này rễ có thể bị gây hại và khôg sống được, bất kỳ gây hại nào cũng làm hỏng cơ chế chịu mặn chính của lúa. Vì vậy, đủ thời gian cho phép cây lành các vết hại trên rễ, do vậy không nên trồng hạt nảy mầm vào dung dịch dinh dưỡng đã mặn hóa. Trước khi trồng vào dung dịch mặnm hóacó một thời gian ngăn trông trong dung dịch là nước tiệt trùng, hạt có thể phát triển bằng chất dự trữ trong hạt 3 – 4 ngày. Sau 3 ngày khi cây mạ cứng cáp tha nước tiệt trùng bằng dung dịch dinh dưỡng đã mặn hóa, bắt đầu với độ muối có EC = 6 dS m-1. ba ngày sau tăng lên EC = 12 dS m-1 bằng cho thêm NaCl vào dung dịch, thay dung dịch 8 ngày 1 lần để duy trì pH 5,0. Kiểm tra đánh giá vào 10 và 16 ngày sau khi mặn hóa. Ở IRRI đánh giá thực hienẹ trong buống phytotron glasshouse ở nhiệt độ ngày/đêm = 34º/24ºC và độ ẩm liên kết tối thiểu 70% trong ngày. Điều này tác động của môi trường được điều khiển ở mức tối thiểu(iii)  Test entries and checksPhao gieo có 10 haqngf, mỗi hàng10 hốc gieo, 01 hàng sử dụng cho giống đối chứng ở một phao để đối chiếu so sánh trong quá trình đánh giá> IRRI có hai giống đối chứng là IR29 và IR66946-3R-178-1-1 (FL478) chuẩn mẫn cảm và chuẩn chịu mặn là Pokkali/IR29 như vậy 2 hàng đối chứng và 8 hàng là các dòng đánh giá trên một phao gieo trồng(iv) Evaluation of salt stress symptomsSử dụng điểm đánh giá tiêu chuẩn cải tiến ( như bảng sau) ghi triệu chứng quan sát được của ngộ độc muối, cho điểm phân biệt kiểu gen nhiễm và kiểu gen chống chịu vừa phải. Ghi điểm bắt đầu vào ngày thứ 10 sa khi mựn hóa và lần cuối vào16 ngày sau mựn hóa.Tại 10 ngáya khi mặn hóa: IR66946-3R-178-1-1 ở mức điểm 1 và IR29: ở mức điểm 7 hoặc 9Sau 16 ngày : IR66946-3R-178-1-1 ở mức điểm : 3 và IR29 mức điểm 9.Trên cơ sở phân ra chống chịu, chịu vừa và mẫn cảm Bảng: Đánh giá tiêu chuẩn cải tiến (SES) bằng quan sát mức hại của mặn giai đoạn mạ.Score Observation Tolerance

1 Normal growth, no leaf symptoms Highly tolerant

3 Nearly normal growth, but leaf tipsOr few leaves whitish and rolled

Tolerant

5 Growth severely retarded; most leavesrolled; only a few are elongating

Moderately tolerant

7 Complete cessation of growth; mostleaves dry; some plants dying

Susceptible

9 Almost all plants dead or dying Highly susceptible

The complete protocol for the seedling and adult plant screening is given in the Screening manual from IRRI. Please click on the icon to open this manual in PDF format. 8. What is the breeding methodology?  8.1 Chọn giống truyền thống (Conventional Breeding)Hầu hết các phương pháp chọn giống truyền thống để phát triển vật liệu chịu mặn với tiếp cận: Giới thiệu, chọn lọc, lai, đột biến và thuanạ nghịch (introduction, selection, hybridization, mutation and shuttle breeding approach). Hầuhết các giống lúa chịu mặn ban đầu như Damodar (CSR 1), Dasal (CSR 2), Getu (CSR 3), là chọn lọc dòng thuần từ các giống địa phương, sau đó các giống chốg chịu khác như CSR 10, CSR13 CSR23, CSR27, CSR30, CSR36, PSBRc48, PSBRc84, PSBRc86, PSBRc88 and NSIC Rc106 được phát triển thông qua tái tổ hợp bằng phương pháp như sau:  

15

Pedigree method   Modified bulk pedigree method: Individual F2 plant harvest is bulked up to F4 or

F5 generation followed by panicle selection and handling the population as in pedigree method.

Chọn giống trao đổi (Shuttle Breeding)

Ví dụ: mô hình tạo giống trao đổi

 Vật liệu phân ly trồng trên các hàng dưới điều kiện bất thuận mặn với mật độ trồng đặc thù của F2. Áplực chọnlọc tăng dần theo các thế hệđồng thời tăng bất thuanạ từ trung bình đến cao 8.2 Recombination Strategy 8.2 Chiến lược tái tổ hợpChiến lược tái tổ hợp bao gồm: Nhóm các kiểu gen có ưu thế về cơ chế sinh lý, di truyền chịu mặn, ii) Giao phối giữa các kiểu gen có biểu hiện chịu mặn cao và có cơ chế chịu mặn bổ trợ cho nhau iii) Đánh giá/nhận biết các tái tổ hợp của các cơ chế nâng cao khả năng chịu mặn.Lai giữa các nhóm biểu hiện tương phản tính tạng sinh lý chịu mặn ( tốt hơn trong một nhóm).Nữngtính tạng tương phảnnhư chống chịu của mô

Ngăn cản Na+ , hút K+ và ngăn Cl- để quy tụ các gen chủ đạo(pyramid the genes governing)hoặc đóng góp của các gen chịu mặn trong một nền nông học ưu thế. Các giống chịu mặn năng suất cao nên quy tụ các tính trạng sau: 

Khả năng tồn tại ở lượng Na+ cao (tissue tolerant)

16

Hút Na+ tối thiểu/ngày (takes more number of days for LC50 stage) Hút K+ cao/ngày Sữ sống ban đầu cao (Good initial vigour) Tính trạng nông học có tiềm năng cho năng suất cao

  8.3  Recent Strategies to supplement the conventional breeding programs: 8.3 Chiến lược hienẹ nay bổ sung cho các chương trình chọn giống truyền thốnga)Tiếp cận tế bào xô ma (Somaclonal Approach):Giống lúa Pokkali chịu mặn cao thường được trồng ở vùng ven biến bang Kerala State, India. Nó là giống địa phưonưg cao cây, dễ đổ, cảm quang, đẻ nhánh yếu và kéo dài, lá rộng, màu xẫm và xòe, vỏ đỏ và chấtlượng thấp. Nó chịu mặn vcaonhưng năng suất thấp. Pokkali là nguyên liệu cho nuôi cấy mô tế bào tạo biến dị xô ma, biến dị xô ma của nó đã cải thiện các tính trạng nông học. Phân lập biến dị (TCCP 266-2-49-B-B-3) đạt được mong muốnqua đánh gá các đặc điểmnông sinh học. Khả năng chịu mặn ngang bằngnhư giống gốc, sinh trưởngkhỏe như Pokkali, là giống bán lùn, một tính trạng cần thiết cho nâng cao tiềm năng năng suất và chống đổ. Một tiến bộ nữa là vỏ hạt trắng và chấtlưonựg nẫu nướngđã được cải thiện. Đây là các đặc điểm được tạo ra từ biến di xôma của giống lúa địa phương là TCCP 266-2-49-B-B-3 đưa vào chương trình lai tạo giống chịu mặn. b) Nuôi cây bao phấn F1 (F1 anther culture (AC)-derivatives bắt nguồn từ)Phát triển các dòng triển vọng chịu mặn bằng phương pháp lai và chọn lọc có thể mất ít nhất 8 – 10 năm hoặc hơn đối với cây lúa. Ngày nay có thể áp dụng công nghệ nuôi cây bao phấn cây F1 để rútngăn thời gian chọn tạo. Năm 1996 nuôi cấy bao phân cây F1 có năng suất cao, chịu hạn đã được thực hiện ỏ IRRI. Trong thời gan 3 năm các dòng chịu hạn được phân lập. Nuôi cấy bao phấn từ các dòng IR51500-AC11-1, IR51500-AC17, IR51485-AC6534-4, IR72132-AC6-1, IR69997-AC1, IR69997-AC2, IR69997-AC3, và IR69997-AC4.  Dòng IR51500-AC11-1 là giống chịu mặn được đưa ra sản xuất ở Philippines có tên là PSBRc50 or “Bicol”. Đây là lẫn đầu tên nuôi cấy bao phấn từ các dòng từ tổ hợp lai indica-indica phóng thích ra sản xuất, cũnglà lần đầu tiên giới thiệu giống cho môi trường bất thuận. IR51500-AC17 và IR51485-AC6534-4, có tên là CSR21 và CSR28 c) Marker Assisted Selection (MAS)

DNA MAS đã là công cụ cải tiến giống cây trồng nhanh và hiệu quả bởi vì nó khôg phụ thuộc vao giai đoạn sinh trưởng, không bị ảnh hưởng của môi trườngMAS được sử dụng rộng rãi nhất là marker assisted backcrossing (MAB) của những gen chủ yếu trong giống đã được thiết lập, giống phổ biến rộng rãi hoặc các dòng ưu túCác marker giảm các liên kết xung quanh gen mục tiêu và giữ lại nền tảng của các bố mẹ. IRRI cuãng đã sử dụng MAS saltol QTL phản ứng chịu mặn ở giai đonạ mạ của lúa để hỗ trợ chọn lọc các giốg chịu mặn Quantitative Trait Loci (QTL) với chịu mặn và những khó khăn trở ngại chủ yếu trong so sánh của QTLs Sự nhận biết các marker phân tư liên kết chặt với các gen chịu mặn như la những dấu hiệu vùng của các gen cho marker assisted selection (MAS). Nhiều QTLs ở lúa đã được nhận biết cho chịu mặn các tính trạng đóng góp cho khả năng chịu mặn chủ yếu ở nhiễm sắc thể số 1 có một số gen chính liên quan đến khả năng cịu mặn như

+ Một gen trong số đó là saltol (Gregorio et al, 2002;  Bonilla et al, 1998), + QNa với hút Na (Flowers, et al., 2000),  + QTL quyết định tính trạng hút Na+ , nồng độ K+ và tỷ lệ  Na /K ratio (Koyama

et al, 2001); SKC1 hoặc OsHKT8, RNTQ1, SDS1 (Lin et al, 2003, Ren et al, 2005);

+ Vận chuyển Na+ và Cl- trong thân lúa (Ammar, 2004) và qST1 (Lee et al, 2005) .

17

Cũng có những nghiên cứu xác định một số lớn QTL trên các nhiễm sắc thể khác + NST số 3, 4, 10 và 12 (Glenn, 1997); + NST số 4, 6 và 9 (Flowers et al, 2000); + NST số 4, 6 và 9 (Koyama et al, 2001); + NST số  4, 6, 7 và 9 (Lin et al, 2004); + NST số 2, 3, 8, và 9 (Ammar, 2004); NST số 3 (Lee et al, 2006); + NST số 8 và 10 (Islam et al, 2006).

Molecular markers trên cơ sở tiếp cận (MAS) có tiềm năng rất lớn và đáng tin cậy để nhà chọn giống sử dụng hiệu quả,

 Những hạn chế và thanh lọc những thế hệ đầuMột hạn chế chính khi sử dụng MAS với chọn lọc chịu mặn qua quần thể và só sánh các QTL khác nhau là những bố mẹ đặc thù và phương pháp thanh lọc tập đoàn.Kiểu hình và đặc thf của bố mẹ phục vụ chọn lọc chịu mặn là thách thức và khó khó khăn lớn nhấtPhản ứng của kiểu gen phụ thuộc vào tuổi mạ, phương thức và mức độ bất thuậnĐặc điểmthanh lọc và biểu hiện kiểu hình dưới điều kiện bất thuận mặn sử dụng các phưonưg pháp chuẩn và điều kienẹ môi trường thành lọc tiêu chuẩn cho kết quả tín cậy và có thể lặp lạiVí dụ phản ứng với bất thuận mặn của một kiểu gen sẽ khác nhau khi mức độ khác nhau ở mức 4, 8 và 12 dSm-1, Thực tế áp dụng MAS Practical Application of MAS:Chương trình nghiên MAS ở International Rice Research Institute (IRRI) đã tập trung chuyển gen Sub1 và Saltol QTLs vàog nguồn gen cải tiến chụ ngập hoặc chịu mặn . QTL chủ yếu cho chịu mặn Saltol được chuyển vào trong nền di truyền cải tiến cũng như giống lúa thích nghi. Saltol nằm ở NST số 1 liên kết với marker SSR như RM 8094, RM 493 và RM 3412 . Mặc dù vậy các marker hạn chế áp dụng MAS cho quần thể đặc thù và vật liệu đa dạng. Flowers et al. (2000 Progress of Saltot locus:

+ Phát triển lập bản đồ trình tự NST số 1 (Saltol segment)+ Nhận biết markerlieet kết chặt với locus saltol

++ locus identified + MAS is derivatives in 3 breeding populations out of which found

feasible in 2 populations 9. The genetics of salt tolerance

Genetic studies indicated the predominance of both additive and dominance effects for almost all characters associated with salt tolerance (Mishra et al., 1990; Gregorio and Senadhira, 1993; and Lee, 1995). At the seedling stage, characters such as shoot length, Na+ and K+ content in the shoots, and dry weights of shoots and roots showed significant and high magnitude of additive effects. These high predictable values may be used as criteria for selection of salt tolerant lines at the seedling stage. However, the estimates of heritability in these characters were low. Characters at maturing stage such as plant height and yield per plant showed significantly high magnitude of additive effects, suggesting the greater importance of additive gene action in the inheritance of these characters (Moeljopawiro and Ikehashi, 1981; Akbar et al., 1986; Mishra et al., 1990).  Narayanan et al. (1990)  reported the non-significance of additive effects for grain yield per plant under normal conditions from a 6x6 diallel study. Under saline stress condition, the additive effects became highly significant. Gregorio and Senadhira (1993) used a 9-parent complete diallel. Results showed that salinity tolerance (low

18

Na-K ratio in the shoot) is governed by both additive and dominance gene effects. The trait exhibited overdominance and is controlled by at least two groups of genes that exhibit dominance. Environmental effects were large and the narrow-sense heritability was low (19.18%). They suggested that breeding population must be large and selection for tolerance must be done in a later generation and under controlled conditions to minimize environmental effects. These findings suggest that 1) early-generation breeding populations must be large and replicated and 2) selection for tolerance must be done in a later generation and under controlled conditions to minimize environmental effects. An inheritance study was conducted under sodic soils using F1 and bulked F3 generation of 3 crosses between two tolerant parent (CSR10 and CSR11) and two sensitive parents (Basmati 370 and Pakistani basmati) under artificially created sodic soils (pH 9.8) in lysimeters. All the F3 plants, scored based on IRRI scoring method at adult stage, showed continuous variation suggesting that sodicity tolerance is controlled by polygenes (Singh et al., 2001). A similar inheritance study for salinity was conducted involving same populations. Results indicated the role of few major genes alongwith numerous minor genes involved for salinity tolerance. It was also inferred that salinity tolerance trait is polygenic in nature and lacks maternal influence (Mishra et al., 1998). 10. What is the impact of the IRRI programme?  A long chain of introduction, selection and recombination processes led to the development of improved salt tolerant materials which directly benefited the farmers by increasing their harvest in salt affected lands. Increased food production in fields with low or zero productivity not only improved economy and well being of the poor farmers / owners of the land but also increased the employment avenues to the local people during the crop season in addition to the improved status of the state’s and country’s granaries.     There are many rice varieties which have been released as salt tolerant varieties in many countries. The Philippines have released many IRRI developed materials as variety like  

IRRI-112 as PSBRc48 (Hagonoy); IRRI 113 as PSBRc50 (Bicol); IRRI 124 as PSBRc84 (Sipocot); (see photo) IRRI 125 as PSBRc86 (Matnog); (see photo) IRRI 126 as PSBRc88 (Naga) (see photo) and IRRI 128 as NSICRc106.(see photo)

19

 

In other countries also many salt tolerant rice varieties have been released for commercial cultivation like CSR10, CSR13, CSR23, CSR27, CSR30, CSR36 and Lunishree, Vytilla 1, Vytilla 2, Vytilla 3, Vytilla 4, Panvel 1, Panvel 2, Sumati, Usar dhan 1, 2 & 3 (from India); BRRI dhan 40, BRRI dhan 41 (from Bangladesh); and OM2717, OM2517, OM3242 (from Vietnam).

Summary:  The ideal high yielding salinity tolerant variety = 

Highly tissue tolerance

Good excluder- Minimum per day uptake of Na+  

High uptake of K+ per day

Low Cl- uptake

Low Na+/ K+ ratio

Good initial vigour

Agronomically superior with high yield potential (plant type + grain quality)

20

 

21

Thí nghiệm chọn tạo giống lúa chịu mặn P.R Jennings, W.R. Coffman, and H.E. Kauffman, 1979, Rice Improvement, IRRI, Los Banos, Laguana, P.O Box 933, Manila, Philippines, p171-173

1. Thí nghiệm trong nhà kính, nhà lưới + Đất khô nghiền nhỏ + Đạm sulfat + Rơm rạ nghiền + Cây Glyricidia sepium nghiền ( một loại cỏ họ đậu) + Muối ăn thường ( nếu đánh giá chịu kiềm thay muối ăn bằng muối Na2CO3) + Các giống đối chứng mẫm cảm và đối chứng chống chịu

Phương pháp thực hiện Bước Những điểm chủ yếu 1-Chuẩn bị các nguyên liệu

+ Đất khô nghiền nhỏ + Rơm rạ khô nghiền + Cây Glyricidia sepium nghiền

2-Hỗn hợp đất + Trộn 5 kg đất khô nghiền với o 1,6 g đạm sulfat o 0,75g supe phốt phát o 0,25g KCl o 3,8g rơm rạ nghiền o 0,75 g Glyricidia sepium nghiền

+ Cho đất hỗn hợp vào trong các khay plastic làm ẩm đất trong khay có thể sử dụng tiếp tục nếu điều chỉnh NaCl sau ba lần thí nghiệm

+ Cộng them 4 lít nước dung dịch muối ăn thường 0,5% ( thay bằng Na2CO3 để đánh giá chịu kiềm)

3- Chuẩn bị mạ + Chuẩn bị dung dịch trồng o 40 ppm của đạm , lân, kali, can xi và ma nhê (cho

mỗi loại) o 10 ppm lân o 0,5ppm mangan o 0,05ppm mô lip đen o 0,2ppm Bo o 0,01ppm kẽm và đồng(cho mỗi loại) o 5ppm sắt ( Fe EDTA) o Hai tuần trước khi cấy, ngâm 20 hạt của mỗi

giống , đặt ngâm 1/10 chiều dài hạt vào dung dịch trên. Ba ngày sau ¼ chiều dài hạt vào dung dịch trên, 6 ngày sau ngâm hết chiều dài hạt vào dung dịch trên

4- Cấy và duy trì + Chuẩn bị khay cấy như phần trước, sau 2 ngày chọn 6 cây mạ khỏe cấy vào khay đã chuẩn bị

+ Sử dụng 1 khay trồng đối chứng chống chịu, 1 khay đối chứng nhiễm. Cứ 20 khay trồng giống đánh giá thì có 2 khay đối chứng trên

5- Đánh giá + 4 tuần sau khi cấy đánh giá theo thang điểm của IRRI, 4 tuần tương ứng với sinh trưởng của cây đến khi chin

22